Cd1d1-KO 基因敲除小鼠

CD1d1，也称为CD1D1，是一种重要的MHC I类样糖蛋白，专门负责将脂质/糖脂抗原呈递给T细胞。CD1D1在NKT细胞的发育和功能中起着重要作用，NKT细胞是一类独特的免疫调节T细胞。然而，调控CD1D1表达的机制尚不清楚。

研究显示，CD1D1基因的上游区域包含一个最小启动子区域，该区域具有细胞类型特异性启动子活性。分析该区域发现一个Ets结合位点对CD1D1启动子活性至关重要。此外，研究发现Elf-1和PU.1结合到CD1D1启动子上。Elf-1基因的破坏导致B细胞上CD1D1表达的降低，而PU.1的基因破坏则导致PU.1缺乏的骨髓细胞中CD1D1表达的降低。这些发现首次表明Ets蛋白参与CD1D1的转录调控，并且它们可能在不同的细胞类型中发挥独特的作用[1]。

CD1d1突变小鼠在胸腺、脾脏和肝脏中的NKT细胞数量显著减少。与野生型脾细胞相比，突变小鼠的活化脾细胞不产生IL-4。这些结果表明CD1在NKT细胞的阳性选择和功能中起着关键作用[2]。

自噬体与MHC II类分子存在的内吞途径相交，并且自噬相关蛋白已知支持抗原装载以增强CD4+ T细胞免疫。研究发现，Atg5基因敲除小鼠的树突状细胞中CD1D1限制性糖脂抗原呈递增加。这些影响导致抗原识别后iNKT细胞细胞因子产生增强和Sphingomonas paucimobilis感染期间细菌负荷降低。增强的iNKT细胞活化独立于受体介导的糖脂摄取或共刺激信号。相反，DCs中Atg5的缺失损害了通过适配蛋白复合物2（AP2）的CD1D1分子依赖性内吞作用，因此增加了刺激性的CD1D1-糖脂复合物的表面表达。这些发现表明自噬机制有助于AP2招募到CD1D1分子，导致iNKT细胞活化减弱，与自噬在CD4+ T细胞刺激中的作用相反[3]。

在免疫化的CD1d1表达转基因细胞中，CD1d1反应性T细胞克隆表达了多样的TCR。这表明CD1d与广泛的TCR相互作用，表明免疫系统在提供由CD1d反应介导的T细胞角色方面具有实质性的冗余和灵活性[4]。

CD1d1和CD1d2蛋白在I型自然杀伤T细胞（NKT）细胞的发育和功能中起着不同的作用。CD1d1和CD1d2蛋白的抗原结合裂隙的差异决定了呈递的脂质的构象和大小，尽管塑造CD1多样性的因素仍然不清楚。研究发现，CD1d2分子在某些小鼠品系的胸腺中表达，在那里它们选择功能性I型NKT细胞。CD1d2与内源性脂质和α-半乳糖苷神经酰胺的截短酰链类似物复合物的结构显示，其A'-口袋的大小与CD1d1相比受到限制。因此，CD1d2分子不能有效地呈递具有长酰链的糖脂抗原，而有利于呈递短酰链抗原。这些结果表明，这两种CD1d分子在小鼠胸腺中呈递不同的自身抗原，从而影响不变NKT细胞的发育[5]。

限制性MHC I类b CD1d1分子限制的自然杀伤T细胞（NKT细胞）具有类似炎症细胞的行为。研究发现，CD1d1限制性NKT细胞在皮下注射分支杆菌磷脂酰肌醇二甘露糖（PIM(2)）诱导的肉芽肿中浸润，但不是其去酰基衍生物。NKT细胞在注射后6小时即可检测到。尽管PIM(2)的分子结构符合由CD1d1呈递的要求，但抗CD1d1抗体阻断和将野生型NKT细胞转移到CD1d1(-/-)小鼠的过继转移实验表明，CD1d1表达不是NKT细胞早期募集到注射部位所必需的。此外，注射α-半乳糖苷神经酰胺，一种在CD1d1背景下被识别的NKT细胞配体，仅导致NKT细胞的轻微募集。相反，注射β-半乳糖苷神经酰胺，一种结合CD1d1但不激活CD1d/TCR通路的合成糖脂，导致富含NKT细胞的肉芽肿形成。最后，局部注射TNF-α模拟了糖脂的影响。因此，NKT细胞迁移到并在炎症部位积累的方式与其他先天免疫系统的细胞相同，并且迁移到和积累在炎症部位的过程与CD1d1分子无关[6]。

肥胖症伴随着脂肪组织中，尤其是内脏脂肪组织（VAT）中的慢性炎症。这种低水平的炎症使宿主易患代谢性疾病，最明显的是2型糖尿病。研究发现，CD1d敲除小鼠对肥胖相关胰岛素抵抗的发展部分受到保护。然而，许多其他表达CD1d的细胞也参与了NKT细胞对脂质抗原的体内反应。研究发现，这些动物在VAT中T-bet+ CD4+ T细胞频率更高，并且Th1细胞因子产生增加，这加剧了VAT炎症。突变小鼠的巨噬细胞表现出IL-12p40产生增加，表明M1极化。这些发现表明，巨噬细胞上CD1d与NKT细胞的相互作用在肥胖相关的VAT炎症和胰岛素抵抗的发展中起着有益的作用，这与CD1d在另一种抗原呈递细胞——树突状细胞中的有害作用形成鲜明对比[7]。

CD1d2在胸腺细胞上的表达不足以在CD1d1缺陷小鼠中选择NKT细胞。CD1是一个MHC I类样分子，在哺乳动物进化过程中得到保留。与MHC I类分子不同，CD1可以将独特的非蛋白抗原呈递给T细胞。小鼠CD1基因座包含两个高度同源基因，CD1d1和CD1d2。CD1d1对于迅速分泌IL-4的NKT细胞的发育至关重要。然而，CD1d2的功能尚未得到证实。研究发现，与CD1d1不同，CD1d2只能检测到在胸腺细胞表面表达。为了确定CD1d2是否可以选择一组独特的NKT细胞，研究人员比较了CD1d1缺陷小鼠和CD1d1, CD1d2双重缺陷小鼠中剩余的NKT细胞数量和细胞因子分泌能力。CD1d1缺陷小鼠和CD1d1, CD1d2双重缺陷小鼠之间在NKT细胞数量和细胞因子分泌能力方面没有发现显著差异，这表明CD1d2不能替代CD1d1在NKT细胞发育中的作用。CD1d2不能选择NKT细胞的能力不是由于CD1d2的结构限制，因为CD1d2转染的细胞可以被NKT细胞杂交瘤和新鲜分离的NKT细胞识别。鉴于结构上的相似性，CD1d2在胸腺细胞上低水平的表面表达和有限的组织分布可能阻止了它在NKT细胞的筛选和扩增中的作用[8]。

NKT细胞在脂肪组织炎症的发生中起着重要作用，因此影响饮食诱导的肥胖和胰岛素抵抗的发展。CD1d和NKT T细胞受体之间的相互作用被认为是这一过程中的关键，如两个NKT细胞缺陷小鼠模型所示——全身性CD1d基因敲除（KO）和Jα18 KO小鼠。后者由于Jα18基因片段的操作而缺乏一些除不变（i）NKT细胞外的库；因此，必须重新解释iNKT细胞与变体NKT细胞的作用，考虑到新型Jα18 KO小鼠的可用性。NKT细胞在肥胖的发展中发挥着各种作用；事实上，根据小鼠模型、饮食和饲养条件，研究发现的结果是相互矛盾的，所有这些都可能影响微生物组。在这个小型综述中，作者讨论了这些观点，同时考虑了他们自己的实验室和其他人的最新发现，以及基于条件性CD1d1 KO和新Jα18 KO小鼠的研究数据，这些小鼠是通过基因编辑生成的[9]。

α-半乳糖苷神经酰胺（α-GC）广泛被认为可以激活不变自然杀伤T（iNKT）细胞以抑制髓鞘抗原特异性Th1反应，从而保护易感小鼠免受实验性自身免疫性脑脊髓炎（EAE）的影响。研究发现，高剂量的α-GC加剧了EAE，而不是改善了EAE。类似的结果在用高剂量α-GC处理的MOG(35-55)-特异性T细胞转移到未免疫的同类受体小鼠时观察到。进一步的研究表明，高剂量的α-GC通过激活CD4(+)CD44(+)记忆T细胞直接增强Th17和Th1反应，这是通过STAT3的磷酸化和NF-κB的激活实现的。与低剂量的α-GC激活iNKT细胞不同，高剂量的α-GC直接与T细胞上表达的CD1d相互作用并激活Th17和Th1细胞。此外，抗原呈递细胞（APCs）主要表达CD1d1，而大多数CD4(+) T细胞表达CD1d2。通过RNAi敲低CD1d1或CD1d2基因表达干扰了iNKT细胞或Th17/Th1细胞的激活。因此，α-GC治疗可以通过与APCs或Th17/Th1细胞的相互作用来改善或恶化EAE，具体取决于使用的剂量[10]。

综上所述，CD1D1是一种重要的MHC I类样糖蛋白，专门负责将脂质/糖脂抗原呈递给T细胞。CD1D1在NKT细胞的发育和功能中起着重要作用，NKT细胞是一类独特的免疫调节T细胞。研究发现，Ets家族转录因子，如Elf-1和PU.1，参与CD1D1的转录调控。此外，CD1D1的表达对于NKT细胞的阳性选择和功能至关重要。自噬机制在CD1D1的抗原呈递和iNKT细胞活化中发挥重要作用。CD1D1和CD1D2蛋白在I型NKT细胞的发育和功能中起着不同的作用。CD1d1表达对NKT细胞迁移到炎症部位的过程至关重要。巨噬细胞上CD1d的表达在肥胖相关的VAT炎症和胰岛素抵抗的发展中起着有益的作用。此外，NKT细胞在肥胖的发展中发挥着各种作用。最后，α-GC治疗可以通过与APCs或Th17/Th1细胞的相互作用来改善或恶化EAE，具体取决于使用的剂量。